既有預應力混凝土梁橋剩余承載力評估方法研究.pdf

1、隨著使用時間的延長，既有預應力混凝土橋梁在各種因素作用下會逐漸老化，如何對既有橋梁的承載力進行快速、準確的評估，為橋梁的加固、改造提供依據，是當前學術界和工程界十分關注的問題。本文以《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62-2004)為主要依據，分別對承載能力極限狀態(tài)下和正常使用極限狀態(tài)下預應力混凝土梁橋剩余承載力評估方法進行了系統(tǒng)研究，主要結論與成果如下：

2、　　 (1)混凝土結構損傷和預應力損失是導致預應力混凝土梁橋承載力衰變的主要因為。本文較為系統(tǒng)地論述了混凝土碳化、氯離子侵蝕、鋼筋銹蝕、堿-集料反應、凍融破壞、混凝土開裂等的機理和對承載力的影響，并介紹了既有結構預應力損失的檢測方法、有效預應力與剩余承載力之間的關系及基于振動測試的承載力評估方法。
　　 (2)將預應力混凝土橋梁結構抗力作為隨機過程，并假定其截口隨機變量服從對數正態(tài)分布，其均值和標準差由泰勒級數和誤差傳遞公式得

3、出，從而建立起既有預應力混凝土橋梁抗力隨機過程計算模型。
　　 (3)將結構幾何參數作為隨機變量，將材料性能參數如混凝土強度、普通鋼筋和預應力筋的強度及鋼筋與混凝土之間的協(xié)同工作系數作為隨機過程，參考《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》，推導出了承載能力極限狀態(tài)下的既有預應力混凝土T型梁橋時變抗彎承載力和時變抗剪承載力計算模型。
　　 (4)既有橋梁所承受的荷載主要為橋梁自身恒載、汽車荷載和人群荷載，由于施工誤差

4、、使用過程中磨損的影響，一般將恒載作為正態(tài)分布隨機變量處理；汽車荷載隨時間、空間的變異性很大，一般采用隨機過程進行模擬。本文詳細分析了汽車荷載及其最大值概率分布，在此基礎上建立了汽車荷載效應時變模型；采用平穩(wěn)二項隨機過程對人群荷載進行分析，得到了評估基準期內既有橋梁人群荷載效應概率模型。
　　 (5)由于抗力的衰減和目標使用期的變化，對既有預應力橋梁進行評估時，必須考慮目標可靠指標的時變性，本文推導出了抗力和荷載均為正態(tài)分布情況

5、下的時變可靠指標計算方法。在已知既有結構抗力、恒載及活載的時變概率模型的基礎上，建立了既有預應力混凝土橋梁承載能力極限狀態(tài)下的可靠性評估模型，并利用該評估模型對某服役30年的預應力混凝土T型梁橋剩余承載力和壽命進行了預測，取得了較好效果。
　　 (6)正常使用極限狀態(tài)下預應力混凝土橋梁承載力評估的關鍵是得到結構有效預應力，本文根據動力測試理論，采用非線性有限元法分析預應力混凝土結構的固有頻率，用支持向量機對有效預應力與固有頻率之